Evaluation of photodynamic therapy on cutaneous Leishmaniasis in a murine model

Leishmaniose é uma zoonose desenvolvida por protozoários do gênero Leishmania. A doença se manifesta sob a forma visceral e cutânea cujo tratamento apresenta diversas limitações como alto custo, elevada toxicidade dos fármacos e altos índices de recidiva. A leishmaniose cutânea abrange lesões destrutivas e ulceradas que podem evoluir para condições mais graves culminando em óbito dos hospedeiros acometidos. Tratamentos alternativos tem sido implementados com a finalidade de proporcionar acessibilidade financeira e menores efeitos colaterais aos pacientes. A terapia fotodinâmica se insere nesse contexto devido à praticidade, custo reduzido, mínima toxicidade e sem relatos de resistência descritos na literatura. O objetivo desse trabalho foi avaliar os efeitos da terapia fotodinâmica em leishmaniose cutânea induzida em camundongos BALB/c infectados com leishmaniose cutânea. A otimização da PDT também foi avaliada pela administração de doadores de óxido nítrico (S-nitroso-MSA) encapsulados em nanopartículas de quitosana (CSNPs), já que esse composto é altamente reativo e potencialmente tóxico para o parasito. Camundongos BALB/c foram infectados no membro posterior esquerdo com 1.106 promastigotas de Leishmania (L) amazonensis que expressam o gene da luciferase e acompanhados por 4 semanas até o surgimento da lesão. Após esse período, os animais foram distribuídos em 6 grupos (n=4): Controle (não tratado), PDT1 (submetidos à uma sessão de PDT), PDT2 (duas sessões ), PDT1NPNO e PDT2NPNO (uma sessão e duas sessões de PDT em associação com S-nitroso-MSACPNPS, respectivamente), e NPNO (somente S-nitroso-MSA-CP NPS). A segunda sessão foi realizada 24 h após a primeira. A PDT foi efetuada usando um diodo emissor de luz (LED, λ=660 ± 22 nm) e azul de metileno (100 μM), com densidade de energia de 150 J/cm2. O progresso da doença foi avaliado por meio do tamanho da lesão e escala de dor utilizando um paquímetro e filamentos von Frey, respectivamente. A carga parasitária foi quantificada por intermédio do bioimageamento nas primeiras 96 h após o tratamento e nas 4 semanas seguintes. Os resultados obtidos demonstraram redução na carga parasitária durante o período experimental, com exceção do grupo PDT1NPNO. Houve redução parasitária significante em 72 h e 96 h para os grupos PDT2, PDT2NPNO e NPNO. A maior redução da lesão foi observada para o grupo PDT2 bem como menor sensibilidade ao estímulo doloroso. Nossos resultados indicam efeitos benéficos da PDT em duas sessões, sugerindo que pode ter ocorrido modulação do processo inflamatório. Entretanto, o uso das nanopartículas nas condições utilizadas nesse experimento não foi capaz de otimizar a eficiência da PDT nos animais infectados com Leishmania (L) amazonensis.Leishmaniasis is a zoonotic disease developed by protozoa of genus leishmania. There are two dominant forms including visceral and cutaneous manifestations in which treatments are limited because of price, toxicity and resistance. Cutaneous leishmaniasis (CL) promotes destructive and ulcerated lesions that might intensify to a more severe symptom that could lead to patient death. Alternative treatments have been studied to promote reduction of side effects, cost and higher efficacy for the hosts. Photodynamic therapy has been introduced once the technic is practical, less expensive and with no resistance described in literature. Additionally, several studies indicate that the administration of exogenous NO donors represents an interesting strategy against cutaneous leishmaniasis. The aim of this work was to evaluate the effects of photodynamic therapy on cutaneous leishmaniasis in BALB/c mice. Besides, the optimization of PDT was evaluated through its association with encapsulated NO donors (S-nitroso-MSA) in chitosan nanoparticles (CSNPs) on CL in BALB/c mice using real time bioluminescence. In addition, we monitored lesion size progression and hyperalgesia. Promastigotes of L. (L) amazonensis transgenic line expressing luciferase were used. BALB/c mice were infected in the left footpad with 1.106 promastigotes. After 4 weeks, mice were randomly assigned to 6 experimental groups (n=4): Control (non-treated), PDT1 (submitted to one PDT session) PDT2 (submitted to two PDT sessions), (PDT1NPNO and PDT2NPNO (submitted to one and two PDT sessions following S-nitroso-MSA-CSNPs, respectively) and NPNO (treated only with S-nitroso-MSA-CSNPs). The second PDT session was performed 24 h after the first. PDT was performed using a red LED (λ= 660±22 nm), MB (100 μM) and fluence of 150 J/cm2. Disease progression was evaluated once a week for 4 weeks by measuring lesion size with a caliper and hyperalgesia with von Frey filaments. Parasite burden was analyzed through luciferase detection by bioimaging, every day, in the first 96 h and then for the next 4 weeks. Test groups presented significant reduction in parasite load compared to control during all experimental period except for PDT2NPNO. Our results indicate that two PDT sessions were more efficient suggesting a modulation of the inflammatory process. However, under these conditions, our results demonstrate that CSNPs were not able to enhance MB-mediated PDT efficiency on parasite burden on L. (L) amazonensis-induced CL in mice